terça-feira, 7 de fevereiro de 2012

Para que existe o calor latente?

“Dans la nature rien ne se crée, rien ne se perd, tout change.”
Antoine-Laurent de Lavoisier

Lembremo-nos das aulas de física do colégio.
O calor sensível é aquele que todos conhecemos: quando aumentamos a temperatura de um objeto, ele se aquece, quando baixamos, esfria-se.
No entanto isso nem sempre acontece. Ao chegar a um determinado ponto, podemos aumentar ou diminuir a temperatura que nada ocorre enquanto toda a massa não ferver, ficar líquida ou congelar. A esse calor que não aquece chamamos de calor latente.
Muito bem, sabemos que os vapores têm mais energia do que os líquidos e estes, mais do que os sólidos. A pergunta é: o que acontece quando cerramos as cortinas da energia, como enxergar aquilo que não conseguimos ver? Se Lavoisier acertou dizendo que na natureza tudo muda, para onde está indo o calor do fogão de nossas casas nos instantes anteriores que a chaleira ferve? O que acontece com a energia da água quando ainda não é vapor, mas já tem temperatura para tanto? Ou, formulando melhor a pergunta, por que existe tanto água, quanto vapor a 100ºC, se eles possuem energias diferentes?
Dá para entender a pergunta? Uma resposta sem pensar muito seria que o calor latente está vaporizando a água, no entanto, existe um período de tempo em que a água ainda é líquida e a temperatura se mantém constante, além disso, com a mesma energia (temperatura) podemos ter água no estado líquido e no estado de vapor.
Calor latente, portanto, é uma gama de energia que, no caso da água pura e em condições normais de temperatura e pressão, é 100ºC. Esses 100 graus podem significar água ou vapor, portanto, não podemos dizer que o bico do fogão está apenas dando energia para a água mudar de estado, pois com a mesma energia, temos dois estados físicos.
O que a boca do fogão faz é criar uma “gama energética”. Prestemos atenção a esta expressão exótica, pois ela será útil mais adiante.
Ora, se ali existe uma energia acumulada, quer dizer que podemos recuperá-la, pois Lavoisier estava certo. Assim, devem existir máquinas que aproveitem esse conceito e que aparentemente, veja-se bem, apenas aparentemente, iludam a 2ª Lei da Termodinâmica.
Um brinquedinho conhecido para tal é o “Pássaro Beberrão”:



Dentro dele tem um líquido (normalmente, diclorometano) que entra em ebulição à temperatura ambiente, levando o líquido para a cabeça que cai sobre o copo d’água. Como a cabeça do pássaro é de feltro, a água a umedece e evapora, retirando o calor e fazendo com que o diclorometano volte para a cauda, forçando o brinquedo novamente a se erguer, recomeçando o ciclo.
Ora, a variação de calor latente gera uma pequena diferença de potencial gravitacional, pois a cabeça ergue-se uma determinada altura a que chamaremos de “h”:


Em tese, poderíamos retirar a energia deste brinquedo através de um mini-mini gerador elétrico que alimentaria uma mini-mini lâmpada.
E como poderíamos confirmar que o calor latente é uma “gama energética”? Bastaria, colocando os devidos contrapesos, aumentarmos o tamanho do pescoço do pássaro beberrão:




Aqui teríamos uma atura maior para a mesma energia dispensada, pois com a mesma quantidade de líquido evaporado, geramos diferentes alturas, portanto diferentes energias potenciais, conforme a figura seguinte:


Isto é, podemos transformar a gama energética chamada calor latente em outra gama energética, chamada Energia Potencial Gravitacional. Aqui não mais falamos de conservação de energia, mas na conservação de uma gama de energia. Só assim, é que podemos inferir que Lavoisier continua valendo.
A energia pode ser transformada: a luz do sol pode ser transformada em eletricidade, o giro de uma roda pode ser transformado em calor, etc. No entanto, uma “gama energética” pode ser transformada em outra gama de diferente energia.

O pássaro beberrão é exceção da natureza? Não, é claro que não. Isto acontece o tempo todo, pois em um mesmo campo gravitacional, com a mesma energia dispensada, podemos retirar diferentes categorias de trabalho realizado.
Vejamos outro exemplo.
Canalizemos um rio e coloquemos duas turbinas com geradores elétricos nesse duto, um no montante (A) e outro no vazante (B), conforme o esquema abaixo:



A energia do rio será absorvida pelo gerador A, restando muito pouca para movimentar o gerador B.
Porém, se modificarmos a pressão, conforme o desenho seguinte:

Ao fazermos um estreitamento nesse duto, ocorrerá uma baixa pressão na garganta, fazendo que uma parte da água volte a subir. Ao instalarmos um mini-gerador (A) neste estreitamento, poderemos obter uma energia que não reduz aquela obtida pelo gerador B.
Como vimos no exemplo do pássaro beberrão, trata-se a Energia Potencial Gravitacional de uma gama energética, que pode ser transformada em mais energia do que aquela que é calculada ao multiplicarmos massa, pela aceleração da gravidade e pela altura.
E Lavoisier continua valendo, pois a energia de um rio não pode ser medida pela sua energia potencial gravitacional, mas pela gama energética implícita nesta energia.

Temos portanto, pelo menos, as seguintes formas de gamas energéticas: calor latente-gravidade (Δ de Estado Físico); pressão-gravidade (Δ de Pressão) e ainda uma terceira, que é a densidade-gravidade (Δ de Densidade).

Da mesma maneira que os exemplos anteriores, ao variarmos a densidade de um líquido, ele também estará sujeito à variação de energia potencial gravitacional, conforme a máquina proposta no vídeo abaixo, que utiliza magnetismo para variar a densidade de um líquido ferromagnético (ferrofluido).

Assista antes de prosseguir na leitura, o vídeo chamado “Gerador de Energia Elétrica de Densidade Variável”:

http://www.youtube.com/watch?v=E3XhKdWu460

Veja-se bem, a única energia dispensada ao sistema é o magnetismo do ímã, mas este não produz trabalho diretamente (no sentido do giro), sendo, portanto, o seu desgaste bastante lento em relação à energia produzida (é o mesmo caso da água que tem que ser reposta no copo do pássaro beberrão, mas não influi significativamente no cálculo de energia). O Ímã apenas muda a viscosidade do fluido, que é o que realmente produz o movimento da correia.

Impossível! – dirá o estudioso de física - Ciclos fechados não existem! Desde a Grécia clássica jamais se verificou uma máquina que vá contra a segunda Lei da Termodinâmica!
Ora, se tal máquina não fosse possível, Lavoisier estaria errado, pois não seria possível que dois estados diferentes da matéria possuíssem a mesma temperatura.
E nem que um rio pudesse subir novamente sem gastar energia.
E nem que uma mistura homogênea pudesse possuir duas densidades diferentes.

Procuro apoio técnico e financeiro para a prototipagem desta última máquina, porque acredito que é uma ideia absolutamente inovadora e que faça sentido, pois aqui Lavoisier continua valendo!

Obrigado pela atenção,

Luiz de W. Bonow
lwbonow@yahoo.com